段琪彩，張雷，周彩霞

(云南省水利水電科學研究院，云南昆明650228)

干旱通常是指淡水總量少、不能滿足人的生存和經(jīng)濟發(fā)展需求的氣候現(xiàn)象;旱災(zāi)是指因干旱缺水而對居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響的現(xiàn)象［1］。旱災(zāi)由致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體三方面組成，是“人—自然—社會”多種條件約束和眾多因素相互作用、相互影響的復雜系統(tǒng)［1］。云南省是全國旱災(zāi)較為嚴重的地區(qū)，干旱缺水對社會、經(jīng)濟、環(huán)境造成巨大危害，研究干旱災(zāi)害的發(fā)展趨勢對抗旱減災(zāi)具有重要的實踐意義。

目前，許多學者對云南省干旱災(zāi)害進行了研究，并取得了不少成果［2－5］，如陶云等分析了云南與初夏干旱相關(guān)的4～5月降水總量及平均氣溫的時空變化特征及其變化周期［2］;程建剛等以云南香格里拉、西雙版納、昆明地區(qū)為代表，分析了云南省不同區(qū)域的氣候變化和極端天氣、高溫干旱的變化趨勢［4］;余航等應(yīng)用旱災(zāi)綜合指數(shù)分析了云南旱災(zāi)的變化趨勢［5］。上述成果一般對干旱或旱災(zāi)分別進行研究，而唐一清等雖然對全省干旱和旱災(zāi)進行了較深入的研究［6］，但此成果完成的時間較早，隨著資料積累和經(jīng)濟社會發(fā)展、下墊面條件變化，干旱與旱災(zāi)的變化趨勢已發(fā)生較大改變［5］?；诖?，筆者對云南省的干旱與旱災(zāi)進行同步分析，揭示兩者之間發(fā)展趨勢的異同，為抗旱減災(zāi)提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1．1 研究區(qū)概況 云南省簡稱滇，地處我國西南邊陲，西部和西南部與緬甸接壤，南部與越南、老撾毗鄰，東部與廣西壯族自治區(qū)和貴州省相連，北部與四川省為鄰，西北部緊倚西藏自治區(qū)，國土面積38．32 km2。2013年末全省總?cè)丝? 686．6萬人，生產(chǎn)總值(GDP)11 720．91 億元，人均 GDP 25 009元。云南省位于季風氣候區(qū)，多年平均降水量1 278．8 mm，多年平均蒸發(fā)量1 057．0 mm，多年平均地表水資源量2 210×108m3，大部分地區(qū)5～10月降水量占全年的80%以上。云南省水資源總量較為豐富，但因時空分布不均勻，水資源與人口、耕地等資源的分布不協(xié)調(diào)，加之水利工程對水資源的調(diào)節(jié)能力有限，極易發(fā)生干旱災(zāi)害。

1．2 資料來源 截止2010年，云南省降水量連續(xù)觀測年限60年及以上的氣象臺站共12個，分別位于昭通、曲靖、昆明、玉溪、紅河、麗江、大理、保山8個州(市)，其中昭通位于滇東北部，曲靖(沾益站)位于滇東，昆明和玉溪位于滇中腹地，紅河(蒙自站)位于滇中南部，麗江位于滇中西北部，大理位于滇中西部，保山位于滇西，這8個州(市)具有一定的區(qū)域代表性，基本反映了云南省不同氣候特征。在此以這8個州(市)為研究區(qū)，通過實測降水量和農(nóng)業(yè)受旱資料來分析最近60年來干旱與旱災(zāi)的發(fā)展趨勢。

氣象站月降水量資料來源于云南省氣象局，資料序列為1951～2010年。各州(市)農(nóng)作物播種面積、受旱面積、城鎮(zhèn)人口、工業(yè)用水量、生活用水量資料來源于《云南水旱災(zāi)害》和《云南省水利統(tǒng)計年鑒》，資料系列分別為1951～1990和1991～2010年。四季劃分為春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)、冬季(12月～次年2月)。

1．3 方法

1．3．1 干旱趨勢分析方法。干旱研究需借助相應(yīng)的干旱評估指標。研究表明，采用不同指標對不同時空尺度和不同區(qū)域進行干旱評估，其結(jié)果存在較大差異，不同指標對干旱等級的識別能力亦不盡相同［7－10］。常用的干旱評估指標有降水量距平百分率(Pa)、Palmer指數(shù)(PDSI)、標準化降水指數(shù)(SPI)、Z指數(shù)、水分虧缺指數(shù)和干燥度指數(shù)等［11］，其中標準化降水指數(shù)(SPI)是表征某時段降水量出現(xiàn)概率的多少的指標之一。該指標因消除了時空差異，適合于月以上尺度相對當?shù)貧夂驙顩r的干旱監(jiān)測與評估［11］，亦適用于不同站點長序列分析比較，在此以標準化降水指數(shù)(SPI)作為干旱趨勢分析指標。

干旱序列的趨勢性采用Mann-Kendall檢驗分析。Mann－Kendall檢驗最初由Mann和Kendall提出，計算簡單，樣本不需要服從某一特定分布，也不受少數(shù)異常值的干擾，是世界氣象組織推薦的非參數(shù)檢驗方法，我國在降水、徑流、氣溫和水質(zhì)等要素時間序列的趨勢性分析中應(yīng)用也較為廣泛［7］。SPI按文獻［11］方法計算。統(tǒng)計量U(dk)按文獻［5］方法計算，趨勢的置信度取99%，若│U(dk)│＜2．33表示系列為獨立隨機變量，不存在顯著的趨勢性;否則系列存在顯著的趨勢性，且U(dk)＞0表示系列呈增大的趨勢，U(dk)＜0表示系列呈減小的趨勢。

1．3．2 旱災(zāi)趨勢分析方法。目前，旱災(zāi)的研究主要側(cè)重于農(nóng)業(yè)和農(nóng)村人畜飲水困難方面，常用的旱災(zāi)評估指標有農(nóng)作物受旱率(I)、因旱糧食損失率(Li)、因旱臨時飲水困難人口比率(Y)等，其中農(nóng)作物受旱率(I)是表征某區(qū)域某時段農(nóng)作物受旱面積占播種面積的百分率，受旱面積是指農(nóng)作物產(chǎn)量因干旱而比正常年份減少10%以上的面積。受旱率(I)較直接地反映了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失實際，在此以該指標來分析旱災(zāi)的趨勢。

農(nóng)作物受旱率(I)按公式I=a/A×100%計算，式中，I為農(nóng)作物受旱率(%);a為農(nóng)作物受旱面積(hm2);A為農(nóng)作物播種面積(hm2)。旱災(zāi)等級分為無旱、小旱、中旱、大旱4級［6］，劃分標準如表1 所示。

表1 旱災(zāi)等級判別標準

2 結(jié)果與分析

2．1 干旱趨勢分析 以季為時間尺度，計算60年系列SPI值的Mann-Kendall檢驗統(tǒng)計量U(dk)值。由表2可看出，SPI值的趨勢冬季和春季均為7站上升1站下降、夏季2站上升6站下降、秋季3站上升5站下降，即冬春季節(jié)以上升為主，夏秋季節(jié)以下降為主，其中麗江、大理、保山春季和沾益冬季上升的趨勢顯著，昭通夏季下降的趨勢顯著。從氣象干旱的角度來看，分析的8個站中除昭通夏季干旱呈加劇的發(fā)展趨勢外，其余站各季節(jié)干旱的趨勢不顯著或呈減緩的趨勢，與彭貴芬等的研究結(jié)果基本一致［3］。

表2 Mann-Kendall檢驗統(tǒng)計量U(dk)值

為了進一步分析干旱趨勢的規(guī)律性，作上升或下降趨勢顯著的5站相應(yīng)季節(jié)SPI值Mann－Kendall檢驗U(dk)值過程線。由圖1可看出，昭通夏季1951～1968年U(dk)值呈上升－下降－上升的波動過程，1969～1986年U(dk)值呈水平趨勢，即1986年之前干旱趨勢不明顯;1987年之后U(dk)值持續(xù)下降，干旱呈加劇的趨勢，其中2006年之后U(dk)值突破－2．33，干旱加劇的趨勢顯著;沾益冬季1955～1970年U(dk)值呈下降－上升－下降的波動過程，1971～1989年U(dk)值呈水平趨勢，與昭通站相似，前半段干旱趨勢不明顯;1990年之后U(dk)值持續(xù)上升，干旱呈緩解的趨勢，其中2004年之后U(dk)值突破2．33，干旱緩解的趨勢顯著;麗江春季和大理春季整個序列總體呈上升的趨勢，2004和2007年之后U(dk)值分別突破2．33，干旱緩解的趨勢顯著;保山春季1951～1958年U(dk)值短期曾出現(xiàn)較大波動，1959～1995年U(dk)值長期接近水平趨勢，即1995年之前干旱趨勢不明顯，1995年之后U(dk)值呈上升的趨勢，其中2006年之后突破2．33，干旱減緩的趨勢顯著。由圖1還可看出，云南省干旱趨勢各地存在差異，昭通夏季和沾益冬季20世紀90年代以前U(dk)值總體呈水平趨勢，之后的20年則分別呈下降和上升的趨勢，即前期干旱發(fā)展趨勢不明顯，后期才出現(xiàn)加劇和減緩的趨勢;麗江和大理春季U(dk)值一直呈上升的趨勢，即干旱呈逐漸緩解的趨勢;保山春季U(dk)值變化幅度較小，干旱趨勢總體呈減緩的規(guī)律。

2．2 旱災(zāi)趨勢分析 旱災(zāi)序列的趨勢性采用統(tǒng)計方法分析。以受旱率(I)為指標劃分旱災(zāi)等級，并按10年尺度統(tǒng)計旱災(zāi)等級之和。從表3可看出，8個州(市)平均旱災(zāi)等級和呈增大的趨勢，即旱災(zāi)總體呈加重的趨勢，其中20世紀50～70年代旱災(zāi)相對最輕，80年代起明顯加重，與余航等的研究結(jié)果一致［5］。各州(市)旱災(zāi)發(fā)展趨勢略有差異，昭通相對平穩(wěn)，旱災(zāi)等級和最大值與最小值相差3倍;昆明、玉溪、紅河、麗江加重的趨勢最為明顯，旱災(zāi)等級和最大值與最小值相差10～20倍;曲靖、大理、保山加重的趨勢一般，旱災(zāi)等級和最大值與最小值相差4～6倍。1951～2010年云南省旱災(zāi)總體呈加重的趨勢，其中滇中地區(qū)加重的趨勢最為顯著。

表3 旱災(zāi)等級和統(tǒng)計

2．3 旱災(zāi)成因分析 近60年來云南省氣象干旱僅東北部昭通夏季呈顯著加劇的趨勢，而旱災(zāi)損失各地均呈加重的發(fā)展趨勢，特別是后30年加重的趨勢更明顯，且滇中經(jīng)濟發(fā)展迅速的地區(qū)加重的趨勢更顯著。夏季干旱呈顯著加劇趨勢的昭通并不是旱災(zāi)加重最明顯的地區(qū)，反而是干旱呈減緩趨勢的玉溪、紅河、麗江等地區(qū)旱災(zāi)加重的趨勢最明顯，表明云南省的旱災(zāi)加重除自然原因降水偏少外，還存在其他影響因素。

從1951～2010年云南省各年代平均生活用水量、工業(yè)用水量、城鎮(zhèn)人口與受旱率相關(guān)關(guān)系(圖2)可看出，各年代平均受旱率均隨工業(yè)用水量、生活用水量、城鎮(zhèn)人口增加呈指數(shù)關(guān)系增大，決定系數(shù)在0．89以上，表明旱災(zāi)加重與人口增長、工業(yè)發(fā)展用水量增加和城鎮(zhèn)化加快等經(jīng)濟社會發(fā)展關(guān)系密切。

3 結(jié)論與討論

(1)1951～2010年云南省8站干旱趨勢總體呈冬春季節(jié)減緩、夏秋季節(jié)加劇的規(guī)律，其中麗江、大理、保山春季和沾益冬季減緩的趨勢顯著，昭通夏季加劇的趨勢顯著。

(2)60年來云南省8個州(市)干旱與旱災(zāi)發(fā)展趨勢并不完全一致，干旱僅滇東北的昭通夏季呈顯著加劇的趨勢，而旱災(zāi)各地均呈明顯加重的趨勢，特別是改革開放以來經(jīng)濟快速發(fā)展的后30年旱災(zāi)明顯加重。

(3)旱災(zāi)加重與人口增長、工業(yè)發(fā)展用水量增加和城鎮(zhèn)化發(fā)展關(guān)系密切，滇中主要經(jīng)濟區(qū)旱災(zāi)加重的趨勢較滇東北、滇西經(jīng)濟發(fā)展相對緩慢地區(qū)明顯，近年來生活、工業(yè)用水不斷擠占農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水是造成農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失加重的主要原因。

(4)農(nóng)業(yè)是社會發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，嚴重的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)應(yīng)引起足夠的重視，除加快水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、增加供水外，還應(yīng)加強水資源的優(yōu)化配置和管理、發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)等，以減輕農(nóng)業(yè)旱災(zāi)損失。

［1］唐明．旱災(zāi)風險分析的理論探討［J］．中國防汛抗旱，2008(2):38－40．

［2］陶云，鄭建萌，黃瑋，等．云南春末夏初干旱的氣候特征［J］．自然災(zāi)害學報，2009，18(1):124 －132．

［3］彭貴芬，劉瑜，張一平．云南干旱的氣候特征及變化趨勢研究［J］．災(zāi)害學，2009，24(4):40 －44．

［4］程建剛，解明恩．近50年云南區(qū)域氣候變化特征分析［J］．地理科學進展，2008，27(5):19 －26．

［5］余航，王龍，田琳，等．云南旱災(zāi)綜合指數(shù)時間序列趨勢分析［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40(4):2090 －2092．

［6］唐一清，吳瑞良，李寧寧，等．云南水旱災(zāi)害［M］．云南省水利水電廳，1999．

［7］王素艷，鄭廣芬，楊潔，等．幾種干旱評估指標在寧夏的應(yīng)用對比分析［J］．中國沙漠，2012，32(2):517 －524．

［8］高瑞，王龍，楊茂靈，等．三種干旱指數(shù)在南盤江流域識別干旱能力中的應(yīng)用［J］．水電能源科學，2012(9):9－12．

［9］高桂霞，許明麗，唐繼業(yè)．干旱指標及等級劃分方法研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39(9):5301 －5305．

［10］段琪彩，周彩霞，王杰．等．不同干旱評估方法在滇中地區(qū)的應(yīng)用［J］．水電能源科學，2013，29(1):6 －9．

［11］國家氣候中心，中國氣象科學研究院，國家氣象中心，等．氣象干旱等級(GB/T20481 －2006)［S］．北京:中國標準出版社，2006．